設備的故障監測和診斷理論

現代制漿造紙機械發展的趨勢是向大型化、高速化、連續化和自動化方向發展。由此而使設備的功能愈來愈多，性能指標愈來愈高，組成和結構愈來愈復雜，同時對制漿造紙設備管理與維修人員素質的要求也愈來愈高。一方面大大促進了生產的發展，主要表現在提高了生產率，改善了產品質量，降低了成本和改善了工人勞動條件，同時也節約了能源和精簡了人員。另一方面也潛伏著一個很大的危機，即一旦發生故障所造成的直接、間接損失將是十分嚴重的。隨著制漿造紙生產的發展，設備數量的迅速增長，這一危機造成的后果愈來愈嚴重，影響愈來愈突出。所有這些，都促使機械故障診斷這門技術在制漿造紙工業中得到快速的應用。

　　這門新的技術和學科的根本宗旨就是運用當代科技的新成就發現設備的隱患，并防患于未然。近年來這一技術發展迅速，對保障生產安全、提高生產率起到了良好的作用，同時也成了現代制漿造紙設備管理與維修人員必備的技術之一。

　　第一節故障診斷的基本理論一臺設備，有的由成千上萬個零件組成，經過一段時間運轉，有的零件就會失效，造成故障。

　　有的機器只用了兩三天就壞了，有的機器卻連續用了四五年，這是怎么回事？事實上，設計合理的機器不應當出現較多的早期故障。故障診斷的基本概念來源于醫學，我國中醫的“望、聞、問、切，辨癥施治”八字訣極其精辟地總結了醫學診斷的基本過程和原理。若用現代科技語言來表達。所謂“診”就是提取信號特征進行狀態分析（望聞問切），而“斷”就是進行狀態識別和決策（辨癥施治）。具體來說，制漿造紙機械的故障診斷就是在動態情況下，利用制漿造紙設備劣化進程中產生的信息（即振動、噪聲、壓力、溫度、流量、潤滑狀態及其他指標等）來進行狀態分析和故障診斷的。

　　二、基本內容

　　1.設備運行狀態的監測。

　　根據制漿造紙機械設備在運行時產生的信息判斷設備是否運行正常，其目的是早期發現設備故障的苗頭。

　　2.設備運行狀態的趨勢預測。

　　在狀態監測的基礎上，對設備運行狀態的發展趨勢進行進一步預測的目的是為了預知制漿造紙設備劣化的速度以便為生產安排和維修計劃提前做好準備。

　　3.故障類型、程度、部位、原因的確定。

　　最重要的是故障類型的確定，它是在狀態監測的基礎上，當確認機器已處于異常狀態時所需要進一步解決的問題，其目的是為最后的診斷決策提供依據。

　　三、基本方法

　　1.簡易診斷法。

　　主要采用便攜式的簡易診斷儀器，如測振儀、工業內窺鏡、紅外測溫儀對設備進行人工巡回監測，根據設定的標準或人的經驗分析，了解制漿造紙設備是否處于正常狀態。若發現異常則通過監測數據進一步了解其發展的趨勢。因此，簡易診斷法主要解決的是狀態監測和一般的趨勢預測問題。

　　2.精密診斷法。

　　對已產生異常狀態的原因采用精密診斷儀器和各種分析手段（包括計算機輔助分析方法、診斷專家系統等）進行綜合分析，以期了解故障的類型、程度、部位和產生的原因及故障發展的趨勢等問題。由此可見，精密診斷法主要解決的問題是分析故障原因和較準確地確定發展趨勢。

　　3.直接觀察法。

　　傳統的直接觀察法如“聽、摸、看、聞”一直沿用到現在，在一些情況下仍然十分有效。但因其主要依靠人的感覺和經驗，故有較大的局限性。隨著技術的發展和進步，目前出現的光纖內窺鏡、電子聽診儀、紅外熱像儀、激光全息攝影等現代手段，大大延長了人的感觀器官，成為一種有效的診斷方法。

　　4.振動噪聲測定法。

　　制漿造紙機械設備在動態下都會產生振動和噪聲。進一步的研究還表明，振動和噪聲的強弱及其包含的主要頻率成分和故障的類型、程度、部位和原因等有著密切的聯系。因此利用這種信息進行故障診斷是比較有效的方法，也是目前發展比較成熟的方法。特別是振動法，該法不受背景噪聲干擾的影響，信號處理比較容易，而應用更加普遍。

　　5.無損檢驗。

　　是在不破壞材料表面及內部結構的情況下檢驗機械零部件缺陷的方法。其使用的手段包括超聲、紅外、X射線、聲發射、滲透染色等。這一套方法目前已發展成一個獨立的分支，在檢驗由裂紋、砂眼、縮孔等缺陷造成的設備故障時比較有效。其局限性主要是某些方法（如超聲、射線檢測等）不便在動態下進行。

　　6.磨損殘余物測定法。

　　制漿造紙設備潤滑系統或液壓系統的循環油路中，攜帶著大量的磨損殘余物（磨粒）。它們的數量、大小、幾何形狀及成分反映了機器的磨損部位、程度和性質，根據這些信息可以有效地診斷設備的磨損狀態。第二節信號分析基礎一、信號的測量、傳輸及分類1.傳感器的種類機械故障診斷中許多待研究的物理量，如力、位移、轉角、噪聲等通常使用各種傳感器將其轉換為電壓、電流等可測物理量后進行測量、記錄和處理。傳感器的種類很多，按工作原理可分為電感、電阻、電容、電渦流、壓電、光電、熱電以及霍爾效應等類型的傳感器；按被測量對象可分為力、位移、溫度、噪聲、應變或其組合如阻抗頭（可同時測力和加速度）等類型的傳感器；按被測量的物體運動狀態可分為直線運動、旋轉運動及相應的接觸式或非接觸式等類型的傳感器；按被測量物體的工作狀態可分為一般工作環境及特殊工作環境如超高壓、超高溫、超低壓、超低溫、強磁場、放射性、特殊氣體及液體環境等類型的傳感器。

　　二、信號的時域分析所謂時域是指一個或多個信號其取值大小、相互關系等，可定義為很多不同的時間函數或參數，這些時間函數或參數的集合稱為時域。根據時間函數或參數的不同，時域進一步細分還可以分為幅值域、時差域、倒頻域、復時域等。